演算法(Algorithm)是解決特定問題或執行特定任務的一系列明確、有序的步驟或指令集合。它是電腦科學中的一個核心概念,用於通過定義清晰的操作序列來指導電腦或其他處理設備完成特定的計算或資料處理任務。
演算法的關鍵特性包括:
有限性:演算法必須在執行有限步驟後終止,不能無限迴圈。
確定性:演算法中的每一步驟都必須有明確的定義,對於相同的輸入必須產生相同的輸出。
輸入:一個演算法通常有零個或多個輸入,這些輸入是指定的,來自於特定的資料集合。
輸出:一個演算法有一個或多個輸出,是對輸入資料加工處理的結果,用於解決問題或執行任務。
有效性:演算法中的每一步都必須足夠基本,以便可以通過基本操作的有限序列精確執行。
演算法可以用自然語言、偽代碼、流程圖或程式設計語言來描述。在電腦程式設計中,演算法是實現軟體和解決問題的基礎。一個好的演算法不僅能夠正確地解決問題,還應該在資源使用(如時間複雜度和空間複雜度)方面高效。
在各個領域中,根據問題的不同,已經開發出許多標準的演算法,例如排序(如快速排序、歸併排序)、搜索(如二分搜索)、圖演算法(如Dijkstra演算法)等。這些演算法是電腦科學教育的重要組成部分,也是軟體發展和資料分析中的基本工具。